据量子计算芯片安徽省重点实验室、安徽省量子计算工程研究中心消息，我国最新的自主可控超导量子芯片——“悟空芯”（夸父 KF C72-300）发布。

据悉，该量子芯片已在近期发布的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上运行，能够实现量子叠加和纠缠等特性。该量子芯片的发布标志中国自主超导量子计算机制造能力从小规模开始进入中等规模阶段。

“悟空芯”拥有72个超导量子比特，取名来源于孙悟空的“72变”，寓意着其强大计算能力及潜力，搭载该款量子芯片的量子计算机具备通用可编程能力，用户可使用它开发量子计算应用程序。

“悟空芯”是本源量子自主研发的夸父系列量子芯片，属于第三代产品。第一代夸父6比特超导量子芯片KF C6-130在2020年研制成功。2021年，第二代夸父24比特超导量子芯片KF C24-100研制成功。

与前两代量子芯片相比，第三代夸父超导量子芯片具有更高的相干时间，性能上有显著提升。量子计算芯片安徽省重点实验室副主任贾志龙博士介绍，“悟空芯”以及“本源悟空”量子计算机的发布，是中国超导量子计算机制造的一张新“入场券”，意味着中国超导量子计算机制造能力从小规模开始进入中等规模阶段，具备了自主生产一定中等规模的可扩展的量子计算机芯片和系统的能力。

“悟空芯”采用了72个计算量子比特的设计方案，还包含126个耦合器量子比特，共有198个量子比特，其实际运行状态下的比特弛豫时间T1≥15.3μs，退相干时间T2≥2.25μs。

安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成博士表示，基于该款量子芯片的“本源悟空”量子计算机可一次性下发、执行多达200个量子线路的计算任务，从而比只能同时下发、执行单个量子线路的国际同类量子计算机，具有更大的速度优势。


量子芯片的意义

在当今的高科技领域，芯片制造技术无疑是一个国家科技实力的重要体现。然而，由于多种原因，中国在先进芯片制造技术上受到了很大的限制，其中光刻机的受限尤为突出。面对这样的挑战，中国科研人员将目光转向了一种新兴的芯片技术——量子芯片。那么，量子芯片能否成为中国在芯片领域的一个突破口，助中国打个翻身仗呢？

我们要明白什么是量子芯片。量子芯片与传统芯片的最大区别在于其利用量子力学原理进行信息处理。量子比特，而非传统的二进制位，是量子计算机的信息处理单元。这一革命性的技术有望在某些特定任务上超越传统计算机，尤其是在大数据处理、加密和模拟等领域。

中国在量子芯片研究方面已经取得了一系列重要的进展。国内科研机构和企业已经在量子通信、量子计算和量子芯片等领域进行了深入的研究和开发。通过不懈的努力，中国已经成功研制出多款量子芯片，并在某些特定应用场景中得到了验证。

量子芯片的商业化应用仍面临诸多挑战。首先，量子芯片的制造需要极高的技术和工艺要求，尤其是对于量子比特的精确控制和稳定性。其次，量子芯片的应用场景目前还比较有限，主要集中在某些特定的领域，如密码学和化学模拟等。此外，量子芯片的研发成本高昂，需要大量的资金和人力资源投入。

尽管如此，中国在量子芯片领域的研究和发展仍然具有重大的战略意义。首先，量子芯片作为一种新兴技术，有望在未来成为信息技术领域的重要发展方向之一。通过在量子芯片领域的布局和投入，中国可以占据这一技术的前沿，掌握主动权。其次，量子芯片的发展有助于推动相关产业链的发展，包括材料、设备、封装测试等环节，从而带动整个产业集群的发展。此外，量子芯片还有望在国家安全、金融科技等领域发挥重要作用，为国家的安全和发展提供强有力的支撑。

两大技术分支被业界看好

据了解，硅基量子比特芯片、离子阱量子比特芯片以及超导量子比特芯片等是目前量子芯片的主流研究方向。其中，硅基量子比特芯片以及超导量子比特芯片是目前最受关注的两大技术分支，业内一些企业已经取得了成绩。

硅基量子比特芯片是利用硅材料的特殊性质，将单个电子嵌入硅晶格中，实现硅基量子比特的制备。这种技术在制造上的成本相对较低，且与传统半导体工业有天然的衔接。

英特尔是硅基量子比特芯片的主要玩家之一，其技术发展主要集中在硅自旋量子比特上。据了解，英特尔在2023年6月发布了全新的量子芯片Tunnel Falls，这款芯片包含了12个硅自旋量子比特，在300毫米的硅晶圆上生产制造，每块晶圆上能够实现超过24000个量子点，从而形成可被相互隔离或同时操控的4到12个量子比特。业内专家告诉《中国电子报》记者，英特尔的量子芯片技术的特点在于利用其原本的生产线工艺，实现了大规模集成，并通过提高比特的操控温度，从MK提升到K级，使得量子芯片的集成化加工更近一步。

超导量子比特芯片是量子芯片领域的另一个重要分支，其核心是利用超导材料的独特性质来提高量子比特的操作性能。超导量子芯片同样可以看作量子芯片的一种演进形式，通过引入超导技术，加强了量子比特的稳定性和可控性，从而更好地适应量子计算的需求。